什么是功率放大器？
功率放大器(PA)，简称功率放大器，俗称放大器，这是音频系统中最基本的设备。它的任务是放大来自信号源(或专业音响系统中的混音器)的微弱电信号，驱动扬声器发出声音。
手机功率放大器的特性要求
GSM/GPRS四频手机按照ETSI/3GPP通信标准传输信号，因此功率放大器的特性必须满足以下要求。
一般来说，PA的输出功率级分为15个功率级，如GSM850MHz/900MHz频段的5(33dBm)~19(5dBm)，DCS1800MHz/PCS1900MHz频段的0(30dBm)~15(0dBm)等16个功率级。随着移动电话与相邻基站的距离以及移动电话的接收状态，PA的输出功率电平将增加。
由于GSM/GPRS通信系统是TDMA系统(时分多址)，信号的上行链路和下行链路不同时发生，而PA主要负责向基站发送手机信号，其PA功率操作响应时间必须符合ETSI/3GPP通信标准，如图1所示。有三个时区：( a)28美国；( b)542.8美国；( c)28美国。在(a)区，当手机要向基站发射信号时，PA必须在28us内做好功率提升的准备，使PA的输出功率保持在一个稳定的固定值，才能开始真正的手机信号发射工作。这是b区。类似地，在28us的区域(C)中功率下降后，必须关闭PA电源，以便节省电池电流消耗并进入接收模式(从基站接收信号)。此外，还有两点值得一提：
(1)在区域(a)和(c)中，PA s的反应速度要足够快，让PA能达到PA s的全功率输出和无功率输出分别在28us以内，其功率输出的上升或下降速率也必须有一个合适的速度，以达到平滑的功率上升和下降曲线，否则就容易。
(2)在区域(b)中，PA的输出功率必须保持非常稳定，功率变化范围在1dB以内，否则手机要发射的信号由于PA本身功率不稳定，很容易被PA调制，产生调制频谱噪声，这会大大提高手机本身在通话时的BER(Bit-error-rate ),导致通话质量不佳。
图1功率放大器输出功率与时间图
由于手机与基站的最远距离约为35km，PA的输出功率约为30~35dBm，因此PA需要较大的电源电流，可高达1.6~2A。一般PA的输出效率在50%左右，加上PA的占空比(duty
周期)将达到50%。
(4个时隙)，所以PA模块会在IC本身产生大量的热量，所以一定要有良好的散热处理，否则PA很容易因为过热而损坏。
因为手机本身经常在相当恶劣的环境下使用，比如高速行驶、恶劣气候等。要求手机本身的接收灵敏度非常高，同时PA所需的输出功率也比较高，所以对PA工作时产生的接收频段内的噪声功率的特性要求会更加严格。
一般手机PA正常工作模式下，输出端看到的阻抗为50负载。但是，当手机用户不当使用手机时，比如握住天线甚至拔掉天线，PA负载的阻抗就会完全偏离正常工作的50负载，这就是所谓的PA失配。在这种情况下，如果功率放大器无法供电，更多的热量将散发到IC上，功率放大器很容易烧毁。另外，由于PA本身是大功率器件，除了输出功率之外，还会产生很多热噪声，所以PA本身会有很大的稳定性问题。如果再发生不匹配，就容易导致PA振荡，从而产生其他频率的噪声，影响手机系统的其他用户。所以PA设计本身必须保证PA在不匹配的情况下不会振荡烧毁。
前面说过，PA是大功率器件，其输出功率是微带传输线阻抗匹配的。因此，射频信号很容易通过介质耦合和空气辐射到PA外围手机通信电路，甚至影响邻近的手机用户。最典型的例子就是信号在PLL中耦合到VCO上，容易造成VCO的频率偏移，极大的影响手机本身的通话质量。因此，PA设计本身的屏幕缺陷和隔离是一个具有挑战性的课题。
PA的技术与操作近年来，由于IC输出阻抗匹配电路的Q值较差，PA的设计大多采用多芯片模块(MCU)的结构，如图2所示。
图2功率放大器功能框图
功能包括以下三个部分：
5输入/输出匹配电路：用于与压控振荡器和开关等外围电路进行适当的阻抗匹配和功率传输。
CMOS功率控制IC:该IC可以说是PA模块的核心，其功能包括：提供HBT IC DC偏置、GSM和DCS频段之间的频段选择、温度补偿、自身功率测量(保证PA的输出功率为基站要求值)、输出功率调整(不同输出功率电平调制)、功率切换(发射和接收之间的切换)、保护。
GSM/DCS HBT PA IC:该HBT PA IC的主要功能是射频信号的功率放大。目前手机PA是采用砷化镓工艺的异质结双晶体管(GaAs)。
双极晶体管HBT)。在应用中，PA必须配备控制环路，以使其操作完全符合E-GSM/DCS/PCS的标准，如图3所示。
图3功率控制环路
在使用中，通过基带发送VDAC值来设置要由PA发送的功率值，然后使用感测肖特基二极管来测量PA的输出功率。将测量值与VDAC值进行比较以获得误差电流，该误差电流由积分器Cin积分以确定VC的输出电压。然后通过VC的电压值来调整PA的放大功率，从而形成稳定的控制环路系统，保证PA的输出功率是基带设定的功率值。
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